Введение к работе
Актуальность темы.
Насущная необходимость совершенствования и наращивания -производственных средств связи определчется все возрастающими потребностями в информационном обмене, при этом специфика и характер этого обмена накладывает отпечаток на структуру сетей связи и на аппаратуру, работающую на этих сетях. В соответствии с современными требованиями, созданы и создаются локальные и глобальные сети передачи данных различных типов. При этом, для того, чтобы пользователями этих сетей мог стать практически каждый желающий, их физическая реализация производится ( в соответствии с иерархией МККТТ по сетям передачи данных ) на базе коммутируемых телефонных каналов, или каналов тональной частоты (ГЧ) с шириной полосы 0.3-3.4кГц.
Одним из показателей качества работы сети передачи данных является скорость обмена информацией между корреспондентами, которая, в свою очередь, зависит и определяется характеристиками оконечной 'аппаратуры передачи. Вместе с тем, из-за того, что физической передающей средой является частотно ограниченный канал ТЧ с вполне определённым уровнем аддитивного шума, такой показатель как скорость передачи информации имеет теоретический предел, задаваемый теоремой Шеннона.
Однако, даже после появления классических результатов Шеннона, построение систем передачи информации было далеко не оптимальным. Происходило это потому, что с каналом передачи согласовывался только лишь при5мник,и в качестве критерия оптимальности брался не максимум взаимной информации между входом и выходом канала, а совсем другие параметры ( например, максимальное отношение сигнал/шум на выходе канала). Можно привести большой список работ, пссвящённых оптимизации приёмных устройств в системах передачи информации, но только в последнее время стали появляться разработки новых систем, построение которых было оптимальным именно с точки зрения пропускной способности.
Такой подход к этой проблеме заключается в оптимизации не только приёмника, но и передатчика, или, более точно,
системы сигналов, что позволяет приблизиться к потенциальным . характеристикам каналов передачи и существенно уменьшить сложность приёмника по сравнению с наилучшим из приёмников, известных для традиционных.методов передачи .
Действуя согласно указанной методике, Российскими учеными В.В.Зябловым, Д.Л.Коробковим, С.Л.Портным был разработан ряд оптимальных алгоритмов для каналов с межсимвольной: интерференцией (МСИ) (любой частотно ограниченный канал является каналом с МСИ).
Наиболее эффективные из предложенных ими алгоритмов основаны на преобразовашш исходного гауссовского канала с МСИ в совокупность независимых гауссовских каналов без памяти.
Используемый для этого метод ортогонализащш каналов требует, чтобы между блоками данных находился защитный интервал, длина которого равнялась бы величине памяти канала. При этом память реальных каналов является источником определённых противоречий, возникающих при построении многоканального устройства преобразования сигналов.
С одной стороны, для того,- чтобы сохранить выигрыш по скорости передачи, вытекающий из оптимальности метода, необходимо длину блока данных брать намного большей, чем память канала. Другими словами, необходимо увеличивать число параллельных каналов. С другой стороны, при увеличении количества параллельных каналов увеличивается и число отсчётов коэффициента передачи, которые необходимо идентифицировать для оптимальной фильтрации переданных сигналов.
В связи с этим, задача создания систем передачи, свободных от указанного недостатка но не уступающих в оптимальности метода построения несомненно является актуальной.
Цель и задачи работы.
Целью диссертационной работы является теория и метода построения многоканального устройства преобразования сигналої для.каналов с ограниченной полосой. В связи с этим в работе ставятся следующие задачи: 1. Разработка метода многоканальной передачи сигкалоЕ данных с сохранением их ортогональности на выходе преобразоватзля бе:
ксгюльзования защитного интервала.
2. Конкретизация 'математической модели канала применительно к
разработанному методу. 3- Разработка оптимального нелинейного алгоритма приёма но базе марковской теории оптимальной нелинейной фильтрации. 4. Разработка программ для имитационного моделирования
полученных алгоритмов.
Методы исследования.
При разработке и исследовании метода многоканальной передачи- сигналов данных применялись :
теория случайных процессов;
марковская теории нелинейной фильтрации;
теория матричных разностных уравнений;
моделирование на ЭВМ.
Научная новизна.
Заключается в разработке:
-
Способа многоканальной передачи сигналов данных.
-
Алгоритмов преодоления априорной неопределенности характеристик исходного канала.
-
Алгоритмов отслеживания сопутствующих параметров.
-
Алгоритмов идентификации начальных значений сопутствующих параметров.
5. Методики определения оптимальных коэффициентов расширенного
фильтра и экстраполятора Калмана.
Основные тезисы, выносимые на защиту:
с гостом объ??.:п ксгользуе"ого преобразования Фусьо коэффициенты корелляции между образованными, параллельными каналами стремятся к нулю;
при конечном объёме преобразования Фурье сохраняются остаточные влияния между параллельными каналами, названные остаточным шумом ортогонализации;
с ростом числа параллельных каналов, во-первых, эффект от применения используемого метода возрастает, во-вторых, изменения отсчётов коэффициента передачи канала и отсчЗтов остаточного шума ортогонализации происходят настолько медленно, что их можно представить как марковские процессы с
малыми дисперсиями порождающих шумов;
возможность представления ' остаточного шума ортогонализации марковским процессом позволяет отфильтровывать его, а, следовательно, компенсировать;
- разработанный: алгоритм нелинейной экстраполяции очень прост и легко реализуем в реальном времени. Объём и структура работы.
Диссертационная работа изложена на 98 ' страницах
машинописного текста, иллюстрирована рисунками на 6
страшщах., объём приложений 21 страница. Работа состоит- из
введения, трёх глав, заключения и списка литературы,
включающего 80 наименований.
Публикации-.
По теме диссертации опубликовано 5 работ, в том числе 2 статьи, а также тезисы докладов на конференции профессорско-преподавательского .состава Государственного Университета Телекоммуникаций им. проф. М.А». Бонч-Бруевича.
Апробация работы.
Основные теоретические и практические результаты работы доложены и обсуждены: на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Государственного Университета Телекоммуникаций им проф. М.А. Бонч-Бруевича /I99I-I993 гг./; на заседании' кафедры Многоканальных Систем Передачи.
Реализация результатов работы.
Теоретические положения диссертационной работы используются в учебном процессе Санкт-Петербургского Государственного Университета Телекоммуникаций им. М.А. Бонч-Бруевича.
Похожие диссертации на Оптимальная обработка дискретных сигналов в каналах с ограниченной полосой частот
